单壁碳纳米管（CNT）由于其超薄的沟道厚度和超高的注入速度，被认为是未来构建晶体管和集成电路的一种很有前途的半导体材料。虽然5nm栅极长度的碳纳米管场效应晶体管（FET）已经在实验中制造出来，并显示出优异的器件性能，但对性能的约束因素尚未探索或揭示。基于实验和模拟的5nm栅长碳纳米管场效应晶体管的器件性能基准，我们首次利用第一性原理量子输运方法探索了基于全栅（GAA）器件几何结构的碳纳米管场效应晶体管的性能极限。我们发现，GAA CNT FET在2nm栅极长度节点的导通电流、延迟时间和功耗方面能够实现ITRS 2028高性能目标。我们还发现，由于碳纳米管场效应晶体管独特的电学性质，其能量延迟产物在亚5nm栅极长度上优于高性能二维材料和硅鳍场效应晶体管。虽然理论上NT FET的栅极长度可以潜在地缩放到2nm，但考虑到性能和功耗之间的权衡，5nm是最终的缩放极限。中心副主任张志勇、邱晨光教授参与了撰写，该文发表在ACS Appl. Mater. Interfaces2021, 13, 27, 31957–3196，发表日期：July 2, 2021。
